浅谈移动通信的发展和5G未来

付容 张琴琴 四川邮电职业技术学院

一、简介

移动通信从商用开始，飞速发展，从最初仅限语音的模拟蜂窝通信的1G，到以数字语音为核心的2G，再到支持高速数据传输的3G，最后到集3G和WIFI于一体的4G，移动通信每一次的演进和创新都使我们的生活有了显著的变化。现在4G无时无刻不在影响着我们的生活，5G作为4G之后的延伸，更为大家关注和期待。

二、1G到4G的发展

第一代移动通信系统于80年代中期开通并商用，主要采用模拟技术和频分多址技术。1G时代仅仅只能传输语音业务，且质量不佳，所以市场渗透率低。正是因为1G的种种不足，2G技术上有了明显提高和增强。

第二代移动通信系统的核心是数字语音传输技术，能支持更多的用户，通话质量大大地提高。2G在各方面都较1G更加完善，依旧以语音业务为核心，提供有限的数据业务，并且由于各国移动通信系统标准不统一，因而无法实现全球漫游。可以说1G到2G是从模拟系统到数字系统的演进。

第三代移动通信系统支持高速数据传输，包括 CDMA2000、WCDMA、TDSCDMA、WiMAX四种标准。3G的到来，使人们从语音通话过渡到视频电话、网上交流等，甚至可以进行宽带上网，并且使用手机购物、听歌、玩游戏等，各种多媒体互联网业务蓬勃发展。可以说2G到3G是从以语音业务为核心的系统向以数据业务为核心的系统的演进。

第四代移动通信系统包括TD-LTE和FDD-LTE两种制式，能快速传输数据，提供多媒体业务。4G采用多种核心技术，具有通话质量好、频谱利用率高、费用便宜等优势。4G时代较3G最大的变化就是数据传输速率和频谱速率得到了大大的提高，手机不仅仅用来通话，更是可以当作一个小型电脑，随着4G的发展，手机终端上网与我们生活开始密不可分，可以说3G向4G的是从支持移动互联的低速数据速率到高速数据速率的平滑演进。

三、4G到5G的过渡

随着越来越多的移动多媒体服务和应用的推出，以及对虚拟现实、人工智能和高清视频的期望，现在的4G的速率还远远达不到人们的要求和社会的需求，于是专家们提出了5G，5G的极限移动宽带、海量机器类通信、关键物联网的三项服务满足人们对极高速率和万物互联的渴望。

4G拥有低时延、支持多种带宽和频带利用率高等特点，而5G一方面在4G的基础上对现有的技术进行优化，另一方面则是所以新的技术对系统能力进行提高，5G可以说是包含演进性和革命性的系统设计。

四、5G的发展

5G以人为主要服务对象，延伸到人与物的全连接世界，被称为“面向2020和未来的移动通信系统”。作为未来非常重要的移动通信系统，5G有不少的提高和创新，以下是5G的10个重要核心点。

(一)现有无线接入技术的演进：LTE将演进至支持3D MIMO系统，WIFI技术将演进至能更好地使用非授权频谱资源，此外，还在研究将LTE用于非授权频段，并将3G/4G/WIFI的收发器整合在一个基站单元。因此，可以预测未来能基于应用的需求选择所需要的无线接入网。

(二)高密度小小区的部署：研究表明，增加小小区数量可提升网络容量。这一技术基本解决了千倍容量的挑战。

(三)自组织网络：目前80%的流量是产生在室内，需要在家里部署小小区，所以小小区的维护需要用户完成。

(四)机器类通信：爱立信称，在未来，将有500亿台设备需要连接，并且需要实时和远程的监控，庞大的数据需要实时处理。

(五)发展毫米波的无线接入技术：现有的无线接入技术已经渐渐接近了香农容量极限，而毫米波在60GHz频段就有9GHz的非授权频谱，大大地提高频谱带宽和传输速率。但毫米波穿透性较差，不适合室内用户使用。

(六)重新设计回传链路：小小区的增加使回传链路难以应对用户流量，使用不同通信媒介可以解决，尤其是可以使用窄波束天线阵的毫米波链路。

(七)能量效率：温室效应和终端电力消耗等是全世界关注的重点，高能量效率的设计可以为运营商和用户带来双赢。

(八)为5G分配新的频谱资源：千倍的 容量增长通过频谱效率的提升或小小区增加很难完全解决，所以除技术革新外，还需要新的频谱。

(九)频谱共享：频谱资源是有限的，并且新频谱分配难以协调，因此，高通公司提出了授权共享接入模式，共享频谱资源以支持更多的用户。

(十)无线接入网虚拟化：网络虚拟化从有线的核心网向无线的接入网推进，有利于聚合有线和无线网络，提高网络效率，提升用户的使用质量。

五、5G的应用

5G的到来提供了进入工业革命第四阶段的途径，使人与万物互联，关键MTC和海量机器连接，让移动和安全成为网络功能。现代移动通信由此向前迈进了一大步。从5G的发展来看，5G可以应用在以下几个领域：

(一)无人驾驶的汽车、轮船等

(二)速度堪比飞机的列车

(三)可快速紧急通信的应急通信

(四)减少人工的自动化工厂

(五)远程会议、会诊等

(六)多样化购物

(七)智能网络实时远程监控

(八)全息网游、影视的虚拟现实

(九)电脑可随时随地无线连接

(十)机器与人关联的智能生活

六、总结

当今世界，移动业务越来越普及，用户需求多样化，只有不断的提高、创造、创新，才能满足用户越来越多的要求。5G的到来离不开1G到4G的不断发展，它是移动通信的演进与创新。在信息化的今天，5G的发展势必成为主流，它将与全球网络互联，对教育、军事、科技等领域产生重大影响，5G的发展和关键MTC的应用将使我们的生活发生翻天覆地的变化。